Dissenyen un xampinyó biònic que genera electricitat

Un equip d'investigadors ha combinat nanotecnologia, bacteris i fongs per aconseguir aquesta meravella de l'enginyeria, que obre la possibilitat a un enorme ventall d'aplicacions
El xampinyó biònic dissenyat i provat a Stevens
El xampinyó biònic dissenyat i provat a Stevens | Sudeep Joshi, Stevens Institute of Technology

En un nou èxit de l'enginyeria, un grup d'investigadors de l'Institut Stevens de Tecnologia (Estats Units) han aconseguit convertir un xampinyó normal i corrent, comprat a una verduleria, en un organisme biònic que genera electricitat gràcies a conjunts de cianobateris impresos en 3D i petits llaços de grafè que poden recollir aquest corrent. Tal com expliquen a l'article que ha estat publicat a la revista 'Nano Letters', el procés a què han sotmès aquest bolet és part de tot un camp d'estudi que vol millorar la nostra comprensió de la mecànica biològica de les cèl·lules i de com fer-la servir per fabricar noves tecnologies que poden tenir aplicacions en els camps de la sanitat i el medi ambient, entre d'altres.

 

En aquest cas, el xampinyó biònic produeix electricitat. Integrant cianobacteris capaços de fer-ho amb materials que poden capturar-la, els enginyers de Stevens han aconseguit aprofitar aquestes propietats úniques i crear un sistema biònic completament funcional. La capacitat de generar electricitat dels cianobacteris és coneguda, però fins ara havia estat difícil trobar-li una aplicació perquè és difícil aconseguir que sobrevisquin en superfícies artificials biocompatibles. Els científics responsables d'aquest experiment es van preguntar si els xampinyons, que habitualment són la llar de molts organismes microbians però no de cianobacteris en concret, podrien proporcionar els nutrients, la humitat, el pH i la temperatura adients per aconseguir que els cianobacteris produissin electricitat durant més temps. La primera prova va demostrar que la resposta era afirmativa i que un xampinyó viu mantenia vius els cianobacteris durant molts més dies que la silicona o un xampinyó mort, proporcionant un medi que els permetia desenvolupar-se i produir electricitat. Va der el primer cop que es va aconseguir que un sistema híbrid, amb elements artificials, podia resultar en una simbiosi entre dos reialmes biològics diferents.

 

El procés va ser el següent: per començar, van fer servir una impresora 3D amb un braç robòtic per imprimir amb "tinta electrònica" les nanocintes de grafè, una xarxa de col·lecció d'electricitat al xampinyó que permet accedir al corrent generat pels cianobacteris. Després, amb una "tinta biològica" van imprimir els cianobacteris al xampinyó, formant una mena de sanefa espiral que intersectava amb el grafè en diversos punts, on els electrons podien passar dels bacteris al grafè. En el moment en què el bolet rebia llum, la fotosíntesi dels cianobacteris es posava en marxa i es generava corrent. La quantitat d'electricitat generada, a més, depenia de la densitat i la posició dels cianobacteris, cosa que va dur els enginyers a calcular una distribució òptima i aconseguir multiplicar per 8 la producció d'electricitat a la superfície del bolet.

 

Amb aquesta primera prova, les possibilitats que s'obren per a les aplicacions biohíbrides són enormes. Segons els bacteris emprats es pot aconseguir generar electricitat, detectar la presència de toxines o, fins i tot, produir combustible. Si s'aconsegueix integrar aquests organismes amb nanomaterials artificials, es podrien aconseguir nous dissenys que podrien servir per a una gran varietat d'aplicacions. El camí a recórrer, però, encara podria ser llarg.